Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik IR-Lichtschranke: IR Empfänger mit TS912?


von Paul (Gast)


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Hallo an alle,

habe gerade einmal die IR Lichtschranke von Knollep nachgebaut.

http://knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/54/index.htm

Leider hatte ich keinen 741 zur Hand und habe deshalb einen TS912 
verwendet. Da dieser ein anderes Pin-Out hat, habe ich selbs ein Layout 
angefertigt.
Der Sender funktioniert prächtig, aber der Empfänger macht leder nichts 
außer das der TS912 warm wird :(.

Den einzigsten Bauteilwert den ich sonst noch geändert habe ist der 2,2µ 
Kondensator C3 auf 4,7µ, da ich keinen anderen hatte.

Als Sende/Empfangs-Elemente kommen ein SFH309FA (Empfänger) und ein 
SFH4258 (Sender) zum Einsatz

Könnte mir eventuell jemand sagen ob der TS912 überhaupt für sowas zu 
nutzen geht? Alternativ hätte ich noch paar LM358.
Ich hänge einmal Schaltplan und Layout mit an, eventuell liegt ja auch 
da der Fehler.
Wovon ich fast schon ausgehe, das der OPV im Normalfall doch nicht warm 
werden sollte, oder?

Vielen Dank für eure Hilfe

von Ulrich H. (lurchi)


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Die Schaltung wird wahrscheinlich Schwingen. Die Rückkopplung beim OP 
ist das das es zum Schwingen neigt, aber keine brauchabre Verstärkung 
bringt. Der 2. Punkt ist das C3 eine zu große Kapazitive Last ist - auch 
das kann schon reichen damit die Schaltung schwingt. Da müssten noch 
etwa 100 Ohm in Serien.

Der TS912 ist schon so einigermaßen geeigent, aber keine wirklich gute 
Wahl (eher zu langsam). Der LM358 ist auch nicht besser, sondern eher 
noch schlechter.

von Paul (Gast)


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Danke für die Antwort.

Dann muss ich wohl warten bis ich die nächste Bestellung aufgebe und die 
passenden Bauteile bestellen.

Aber es ist ja immer so, das eine Reichelt Paket ist noch keine 2 Tage 
da, da fällt auch schon wieder auf was eigentlich noch alles fehlt.
Aber so ist das halt.

von hinz (Gast)


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Du hast den Opamp falsch beschaltet. Schau die den Gegenkopplungszweig 
nochmal genau an.

von Paul (Gast)


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Hallo,

ich wäre auch der Meinung gewesen das R6 direkt an Pin 1 des OPV sollte, 
aber ich habe mich da einfach mal an den vorgegebenen Schaltplan 
gehalten.

Meinst du diese Änderung könnte Besserung bringen?

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> Hallo,
>
> ich wäre auch der Meinung gewesen das R6 direkt an Pin 1 des OPV sollte,
> aber ich habe mich da einfach mal an den vorgegebenen Schaltplan
> gehalten.
>
> Meinst du diese Änderung könnte Besserung bringen?

Er würde nicht mehr schwingen, aber mit einer Verstärkung von 1 wirst du 
auch nicht zufrieden sein.

Wo findet man denn das "Original" der Schaltung?

von Paul (Gast)


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In meinem ersten Beitrag ist ein Link, da gibt's alle Infos.

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> In meinem ersten Beitrag ist ein Link, da gibt's alle Infos.

Hatte ich überlesen. Nun ja, wenn man Murks nachbaut, dann kommt halt 
Murks raus. Der Autor wollte wohl einen Tiefpass höherer Ordnung bauen, 
hat aber einen grenzwertigen Oszillator fabriziert. Sinnvoll wäre ein 
einigermaßen schmaler Bandpass mit zwei Opamps, und vor allem weniger 
kapazitive Last am Ausgang der Opamps. LM358 wird von der GBW her gerade 
so reichen.

von Paul (Gast)


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Diese Einschätzung wirft mich jetzt schon etwas zurück.

Wie ich etwas nachbaue weiß ich, aber ich glaube kaum das ich einen 
Tieflands mit 2 OpAmps auf die Reihe bekomme. Leider.
Gibt's andere Schaltungen, die ähnliches erreichen könnten?

von Harald W. (wilhelms)


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Paul schrieb:

> Gibt's andere Schaltungen, die ähnliches erreichen könnten?

Ja, Schaltungen mit dem TSOP.

von hinz (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Paul schrieb:
>
>> Gibt's andere Schaltungen, die ähnliches erreichen könnten?
>
> Ja, Schaltungen mit dem TSOP.

Ja, man kanns auch fertig kaufen.

von Paul (Gast)


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http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/191710-as-01-de-IR_Lichtschranke_Sender_Empfaenger.pdf


Kann man kaufen, mit exakt dem selben Schaltplan wie oben verlinkt.

Ich werde mich dennoch mal mit den Tiefpass befassen, eventuell bekomme 
ich es ja hin.
Noch irgendwelche Ratschläge für einen Neuling auf dem Gebiet?

von Michael B. (laberkopp)


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Paul schrieb:
> habe gerade einmal die IR Lichtschranke von Knollep nachgebaut.

Schaltungen von Kollep sind einfach nur Murks.

Dass dann in der Schalrung der OpAmp keine Verstärkung hat, weil die 47k 
falsch verdrahtet sind, hat schon Kollep verbockt.

           >-+-
     +--|-/  |
     |       |
     +--47k--+
     |
    47k (oder 4k7 für mehr Verstärkung)
     |
    47nF
     |
    GND

Auch hat er keinen Abblockkondensator (so 100nF) direkt zwischen VCC und 
GND deines OpAmp vorgesehen.

Deine Sachen:

Warum muss man zwiachen 2 IC Beinen durch, wenn man eine riesengrosse 
Platine hat ?

Warum nicht benutze Eingänge einfach offen lassen ?

von Paul (Gast)


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Michael Bertrandt schrieb:
> Schaltungen von Kollep sind einfach nur Murks.

Ok, ich habs ja verstanden ;).

Ich habe gerade mal einen Tiefpass mit OPV gebaut.
Vorgegangen bin ich nach folgendem Beispiel
http://www.ces.karlsruhe.de/culm/culm/culm2/th_labor/etechnik/bandpass.pdf

Gewählt habe ich
R1 = 4k7
R3 = 10k
R2 = 150k
C = 1nF


Damit komme ich auf eine Resonanzfrequenz von 7267Hz. Passt also recht 
gut zu meinem Sender.

Als Ue dient wieder mein Fototransistor mit vorgeschalteten 100k.

Vcc
|
|
100k
|
+---Ue
|
Fototransistor mit Emitter nach Masse
|
|
GND


Eine LED zum Test ist mit der Anode+R an Vcc und mit der Kathode an Pin 
1 des LM358.

Die LED leuchtet dauerhaft, egal welche Frequenz ich am Sender 
einstelle.
Sender und Empfänger schauen sich direkt in die "Augen".
Auch wenn ich den Sender wegnehme bleibt die LED an.

Jemand eine Idee?

von hinz (Gast)


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Paul schrieb:
> Jemand eine Idee?

Widerstand in Reihe zu C3, dann wird sich der arme Opamp wohl beruhigen.

von Paul (Gast)


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Also 4K7 in Reihe zu C3 aus der Knollep Schaltung bringen leider keine 
Veränderung.

von hinz (Gast)


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Poste doch mal deinen aktuellen Schaltplan.

von Paul (Gast)


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Hallo,

hier der Schaltplan.

von MaWin (Gast)


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Paul schrieb:
> Also 4K7 in Reihe zu C3 aus der Knollep Schaltung bringen leider keine
> Veränderung.

Es sind ja auch nicht 4k7 in Reihe zu C3, sondern eine Änderung der 
Verschaltung um C3 herum.

von Paul (Gast)


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Ok, dann habe ich das falsch verstanden.

Ist es dann so richtig?

von MaWin (Gast)


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Paul schrieb:
> Ist es dann so richtig?

Nein.

Ist es wirklich so schwer, die ASCII-Zeichnung zu erkennen ?

 -------|+\
        |  >-+--2u2--+--|>|--
     +--|-/  |       |
     |       |       +--|<|-- GND
     +--47k--+
     |
    47k (oder 4k7 für mehr Verstärkung)
     |
    47nF
     |
    GND

von Paul (Gast)


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Jetzt hab ichs kapiert, danke!

Habs mal abgeändert, sollte jetzt so stimmen. Ich löte mal um und 
berichte ob es funktioniert hat.

von Paul (Gast)


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Das umsetzen des Widerstands brachte leider keine Änderung.


Wäre der Tiefpass mit OPV nicht doch die bessere Alternative?

Leider scheint mein Tiefpass den ich nach dem obigen Dokument aufgebaut 
habe nicht zu funktionieren.

von Paul (Gast)


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Pardon, Bandpass meinte ich.

von MaWin (Gast)


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Paul schrieb:
> Das umsetzen des Widerstands brachte leider keine Änderung.

Die LED bleibt IMMER an ?

Dann ist was mit deinen Bauteilen, der Einbaurichtung, oder dem Aufbau 
an sich nicht in Ordnung, die Schaltung würde nämlich im Prinzip 
funktionieren. Vermutlich ist auch im Conrad Bausatz eine richtige 
Platine drin, und die falsche Doku nur zur Verwirrung von ohne 
Sachverstand abkupfernden wie Knollep

von hinz (Gast)


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MaWin schrieb:
> Die LED bleibt IMMER an ?

Er sollte sie mal in den Schaltplan einzeichnen.

von Paul (Gast)


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MaWin schrieb:
> Die LED bleibt IMMER an ?

Nein, sie geht nie an. Sie bleibt immer aus.

MaWin schrieb:
> Dann ist was mit deinen Bauteilen, der Einbaurichtung, oder dem Aufbau
> an sich nicht in Ordnung

Hmm, da muss ich wohl nochmal durchmessen. Aber schön das sie wenigstens 
theoretisch funktionieren könnte.

hinz schrieb:
> Er sollte sie mal in den Schaltplan einzeichnen.

Die LED ist an Klemme X2 angeschlossen, aber ich habe sie jetzt einfach 
einmal mit auf die Platine gezeichnet, so wie sie angeschlossen ist.

von Paul (Gast)


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Hier noch zwei Fotos von Sender und Empfänger, ich finde leider keinen 
Fehler.
Eventuell bin ich mittlerweile auch bertriebsblind.

von Günter Lenz (Gast)


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Trenne mal R7 auf, wenn es dann immer noch leuchtet ist
Q1 defekt. Kommt vielleicht Fremdlicht auf dein Fototransistor?
R2 kommt mir zu groß vor, messe doch mal die Spannung über
den Fototransistor. Mit R6 kannst du die Verstärkung einstellen.
Im Moment hast du eine zweifache Spannungsverstärkung.

von Paul (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> messe doch mal die Spannung über
> den Fototransistor.

Vcc = 12V
Uphoto ohne IR-Licht vom Sender = 9.8V
Uphoto mit IR-Licht vom Sender = 100mV (0,5cm Abstand zwischen Sender 
und Empfänger)

Günter Lenz schrieb:
> Kommt vielleicht Fremdlicht auf dein Fototransistor?

Nein, ich sitze in einem relativ dunklem Raum und das Licht muss ja 
gepulst kommen um am Sender irgendwas zu bewirken.


Günter Lenz schrieb:
> Mit R6 kannst du die Verstärkung einstellen.
> Im Moment hast du eine zweifache Spannungsverstärkung.

Ok, hast du eine Idee auf welchen Widerstandwert ich R6 ändern sollte?

von Paul (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Trenne mal R7 auf, wenn es dann immer noch leuchtet ist
> Q1 defekt.

Die LED leuchtet wenn ich an R7 fasse und mich mit Vcc "verbinde". Q1 
ist also intakt, habe ihn auch schon gewechselt.

von Günter Lenz (Gast)


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R5 + R6 / R6 = Verstärkung
Hast du schon Q1 getestet, du kannst auch Basis und Emitter
kurzschließen, dann muß die LED aus sein.

von Paul (Gast)


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Die

Günter Lenz schrieb:
> R5 + R6 / R6 = Verstärkung

Habe jetzt mal 10k für R6 eingesetz, keine Besserung.

Günter Lenz schrieb:
> Hast du schon Q1 getestet, du kannst auch Basis und Emitter
> kurzschließen, dann muß die LED aus sein.

Ja, aber die LED ist IMMER aus. Sie geht aber halt auch nie an. Egal ob 
ich die Sende LED direkt auf den Phototransistor halte oder nicht.

von Günter Lenz (Gast)


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Kleine Korektur: (R5 + R6) / R6 = Verstärkung
Also die Addition zuerst durchführen.
Messe mal die Spannung am Ausgang des LM358 ohne Ansteuerung.
Da müssen wir die halbe Betriebsspannung haben, sonst
ist er defekt.

von MaWin (Gast)


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Dann probt man halt mal, ob die an geht, wenn man den 10k nicht mit dem 
Elko sondern mit VCC verbindet (oder per Kurzschlussbrücke dort VCC 
hinlegt, die Didoe sperrt ja falls sie richtigrum drin ist).

Danach probt man bei rausgezogenem OpAmp, ob VCC an dessen Ausgang die 
LED einschaltet.

Dann probt man, ob bei eingestecktem OpAmp die Spannung am + Eingang 
dieselbe ist wie am - Eingang (im MIttelwert bzw. wenn der 
Phototransistor nicht beleuchtet wird).

u.s.w.

Ein wenig Hirn darf doch sein.

von Günter Lenz (Gast)


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Bist du dir auch sicher , das dein Sender Wechsellicht erzeugt
und kein Dauerlicht.

von Paul (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Messe mal die Spannung am Ausgang des LM358 ohne Ansteuerung.
> Da müssen wir die halbe Betriebsspannung haben, sonst
> ist er defekt.

Habe jetzt drei LM258 getestet. Versorgungsspannung 12V, an bin 1 liegen 
ca 10V gegen Masse an.


MaWin schrieb:
> Dann probt man halt mal, ob die an geht, wenn man den 10k nicht mit dem
> Elko sondern mit VCC verbindet (oder per Kurzschlussbrücke dort VCC
> hinlegt, die Didoe sperrt ja falls sie richtigrum drin ist).

Ja, dann geht sie an. Wenn ich an R7 Spannung anlege leuchtet die LED.


MaWin schrieb:
> Danach probt man bei rausgezogenem OpAmp, ob VCC an dessen Ausgang die
> LED einschaltet.

Nein, macht er nicht. Wenn ich Vcc an die Anode von D1 halte, gibt es 
einen Kurzschluss. Sollte der Strom aber nicht eigentlich da 
durchfließen und Q1 über R7 einsachten?


MaWin schrieb:
> Dann probt man, ob bei eingestecktem OpAmp die Spannung am + Eingang
> dieselbe ist wie am - Eingang (im MIttelwert bzw. wenn der
> Phototransistor nicht beleuchtet wird).

Es kommt an beiden die gleiche Spannung an.
Wenn ich den Phototransistor beleuchte, ändert sich daran aber rein gar 
nichts! Da ist doch was faul.


Günter Lenz schrieb:
> Bist du dir auch sicher , das dein Sender Wechsellicht erzeugt
> und kein Dauerlicht.

Ja, kann die Frequenz messen, lässt sich mit dem Poti zwischen 5 und 
12kHz erinstellen.

von MaWin (Gast)


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Paul schrieb:
> Wenn ich Vcc an die Anode von D1 halte, gibt es
> einen Kurzschluss.

Dann ist wohl D2 falschrum drin, obwohl sie auf deinem Photo nicht 
falschrum ausssieht.

Paul schrieb:
> Es kommt an beiden die gleiche Spannung an.

Gut.

von Günter Lenz (Gast)


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>Habe jetzt drei LM258 getestet. Versorgungsspannung 12V, an bin 1 liegen
>ca 10V gegen Masse an.

R3 oder R4 haben falsche Werte oder sind Defekt oder LM258 ist defekt.


>Nein, macht er nicht. Wenn ich Vcc an die Anode von D1 halte, gibt es
>einen Kurzschluss. Sollte der Strom aber nicht eigentlich da
>durchfließen und Q1 über R7 einsachten?

Dann ist D2 defekt oder falschrum.

von Paul (Gast)


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Neue Erkenntnis:

Ein minimal kleiner, fast unsichbarer Lötpunkt hat einen Masseschluss an 
D2 verursacht! Ich hätte ihn ohne Lupe nichtmal gesehen.

Die LED leuchtet jetzt, zeigt aber komisches Verhalten.

Ich lege Spannung an die Schlatung an, die LED geht für ca eine Sekunde 
an und erlischt dann wieder.

Richt ich den Sender auf den Phototransistor, dann geht die LED an und 
bleibt an. Soweit so gut. Unterbreche ich den Lichtstrahl, dann erlischt 
die LED wieder.

Allerdings reagliert der Empfänger auch auf ca 1Hz Tageslicht (Hand vor 
dem Phototransistor, Hand wieder weg....), dachte die Schaltung soll 
genau das verhindern?

von Ulrich H. (lurchi)


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Die Schaltung reagiert halt auf den Wechselanteil des Lichtes, relativ 
unabhängig von der Frequenz.
Über die Kondensatoren C1,C2, C3 und ggf. noch einen weiteren 
Kondensator parallel zu R5 kann man den Frequenzbereich etwas 
eingrenzen. Wenn es deutlich selektiver werde soll wäre ein 
Bandpassfilter mit dem 2. OP angebracht.
Gegen die Empfindlichkeit auch auf kleine Frequenzen kann man C2 und C3 
kleiner machen: Halt etwa so das man für R6*C2 etwas in der Größenordung 
50-100 µs bekommt, also etwa 2 K und 47 nF. Mit R2 kann man ggf. die 
Empfindlichkeit noch etwas reduzieren, wenn wegen R6=2 K die verstärkung 
zu hoch ist.
C1 kann man auf etwa 1 nF verkleinern.
Für C3 dann auch eher 100 nF statt 2-3 µF - damit braucht man dann ein 
paar mehr Zyklen und reagiert kaum noch auf eine Flanke.

Wichtig ist dabei vor vor allem das die Schaltung nicht mehr so sehr auf 
100 Hz reagiert - da hiflt es die Sendefrequenz nicht zu niedrig zu 
wählen, also eher 5-10 kHz statt 1 kHz. Dafür sind der LM358 oder TS912 
gerade noch schnell genug.

von MaWin (Gast)


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Paul schrieb:
> Ich lege Spannung an die Schlatung an, die LED geht für ca eine Sekunde
> an und erlischt dann wieder.

Das ist normal, da sie mehrere kondensatorgekoppelte Stufen hat. Ein 
Gutes Design würde das vermeiden, aber du musstest das billigste vom 
billigen nehmen.

> Allerdings reagliert der Empfänger auch auf ca 1Hz Tageslicht

C1 verkleinern.

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